Интенсивный рост перевозок по Северному морскому пути и необходимость вовлечения открытых на Севере богатейших запасов цветных металлов, угля и других полезных ископаемых в народное хозяйство страны привели к острой нехватке современных мощных ледоколов. Поэтому советское правительство приняло решение о проектировании и строительстве новых ледоколов на отечественных верфях. Причиной этому послужила также гибель парохода «Челюскин». 24 июля 1934 года было принято совместное постановление СНК СССР и ЦК ВКП (б) «О мероприятиях по развитию Северного морского пути и северного хозяйства». Им в частности предусматривалось строительство четырех ледоколов типа «Красин» по 10 000 тонн, двух дизель-электрических ледоколов по 12000 тонн и двух вспомогательных ледоколов по 6000 т.
Группа инженеров-судостроителей во главе с И. Сморгонским разработала техническое задание на дизель-электрический ледокол мощностью 12-14 тысяч л.с. Одновременно велось проектирование ледокола с паросиловой установкой по типу «Красина». Хотя проект парового ледокола и не удовлетворял требованиям Главного Управления Северного морского пути (Севморпуть) по автономности, его можно было спроектировать и построить в сравнительно короткий срок. Создание же новой для отечественной промышленности мощной дизель-электрической силовой установки требовали значительного времени и средств. Тем не менее, в июле 1934 года правительство возложило на Народный Комиссариат тяжелой промышленности (Наркомтяжпром) строительство четырех ледоколов типа «Красин» и двух дизель-электрических.
23 октября 1935 года на Балтийском заводе в Ленинграде состоялась закладка двух ледоколов – «И. Сталин» и «В.Молотов», первую заклепку в корпус головного судна забил известный полярник, начальник Севморпути И.Д. Папанин. На Николаевском судостроительном заводе имени А. Марти началось строительство однотипных им «Л. Кагановича» и «О.Ю. Шмидта» (в 1939 году переименован в «А. Микоян»), а на Адмиралтейском заводе в Ленинграде – дизель-электрических ледоколов «Киров» и «Куйбышев». Но в связи с выполнением большой программы развития Военно-Морского Флота, постройку дизель-электрических ледоколов вскоре прекратили.
Ледоколы типа «И. Сталин» существенно отличались от прототипа, даже по внешнему виду. Удлиненный на 10 метров корпус и увеличенная надстройка позволили более комфортно разместить экипаж и научных работников. Интерьеры жилых и общественных помещений разрабатывались художниками-архитекторами, помещения утеплялись пробковой термоизоляцией толщиной 300 мм. Рефрижераторные провизионные камеры расчитывались на годовой запас продуктов, предусматривалось помещение для содержания живого скота. Для ведения научных работ были оборудованы гидрологическая, гидрохимическая, биологическая и другие лаборатории.